Удивительные качества кварца - как этот минерал задействуется в промышленном секторе
Кварц - весьма красивый минерал, тонкие грани которого смогут оживить любую, даже наиболее дорогостоящую оправу. Окраска камня зависит в основном от присутствия в его составе определенных примесей: бывают коричневатый, розовый, молочно-белый, желтый, дымчатый оттенки кварца - однако, данный минерал представляет собой не только украшение для дамских рук, но и важный материал, часто используемый в сегодняшней радиомеханике и электротехнике.
Кварц представляет собой удивительный минерал, обладающий любопытным свойством: превращать механическую энергию в электрическую - и наоборот. Если к пластинке кварца присоединить электрический заряд, его кристаллы или сожмутся, либо расширятся - исходя из его знака. В ситуации сжатия самой пластины, ее вещество абсолютно достоверно начнет выделять электроток. Этот принцип, который еще называют пьезоэлектрическим эффектом лежит в основе приборов, которые называются кварцы SMD или кварцевые резонаторы.
Кварцевые резонаторы представляют собой часть оборудования, позволяющая радиоприемникам и передатчикам передавать информацию на одной волне. Подобный элемент улучшил качество работы радиоаппаратуры, повысив стабильность передаваемых частот и улучшив ее избирательные свойства (приборами, позволяющими стабилизировать частоты маломощной передающей техники, являются ПАВ-резонаторы).
Работа кварцевого резонатора основывается на пьезоэлектрическом эффекте, который был открыт в 1880 году братьями Кюри. Его суть, как упоминалось выше, состоит в поляризации диэлектрика под действием механического напряжения и наоборот - возникновении изменений механических свойств в ходе работы электрического поля. Однако, в далеком 1756 году российский ученый Эпинус открыл возникновение электрического заряда после нагревания кристаллов турмалина.
По сути это является свойством определенных кристаллов (в частности, турмалина или кварца) образовывать заряд электричества при помощи приложенной к их граням механической силе. Величина электрополя при этом равна силе воздействия на кристалл (прямой пьезоэлектрический эффект). Обратная же реакция состоит в деформации или сжатии кварца под влиянием его поляризации. Кварцевые резонаторы это такие устройства, которые смогли совместить в себе как прямой, так и обратный пьезоэлектрические эффекты пластин кристаллического кварца.
Кроме радиоаппаратуры, пьезоэлектрический эффект задействуется в разного рода технике: взрывателях, бытовых устройствах (кухонной аппаратуре, наручных часах), микрофонах, сонарах, ультразвуковых излучателях, двигателях, всевозможных датчиках, гидрофонах, музыкальных открытках, в компьютерной технике. Пластины кварца применяются в точных устройствах, которыми являются тонометры, часы, кварцевые фильтры, механизмы, позволяющих замерить давление в артиллерийских стволах, паровых трубах и даже кровеносных сосудах.
Международная промышленность ежегодно потребляет очень много кварца и, невзирая на природное обилие современных недр, запасы минерала неизбежно истощались. Светила науки большинства стран бились над решением этой задачи - и в наши дни российские изобретатели научились выращивать искусственные кристаллы, которые не уступают практическим характеристикам кварца, давая возможность сохранить залежи данного очень красивого и столь важного минерала.
